光电稳定跟踪平台陀螺信号处理技术研究

摘要

作为惯性技术的一个重要应用领域,光电稳定跟踪平台因其能隔离载体运动对载荷的干扰,得以在现代武器系统和民用设备中广泛应用。鉴于国外对我国惯性技术的封锁以及我国惯性技术起步晚、相对西方发达国家技术落后的基本国情,开展光电稳定跟踪平台关键技术研究工作具有重要的现实意义和应用价值。
　　本文针对某型光电稳定跟踪平台应用需求,设计了基于MEMS陀螺的两轴稳定系统,阐述了稳定平台的设计要求、整体方案和具体实现方法。该平台以小型化为目标,采用MEMS陀螺仪敏感框架的角速度信号,利用增量型PID控制算法进行数字伺服控制系统的设计和实现,重点进行MEMS陀螺随机漂移误差分析、模型建立与辨识及滤波补偿研究工作。
　　文中首先叙述了光电稳定平台的应用领域及国内外研究现状,然后利用CATIA软件进行了结构设计与仿真,接着分析了平台伺服系统控制策略、PID控制算法原理以及机械结构、干扰力矩和陀螺信号误差等对平台稳定精度的影响;其次对MEMS陀螺随机误差及模型辨识方法进行了论证,利用Allan方差法分析了MEMS陀螺随机误差的组成,并建立了相应的ARMA模型进行拟合预测;最后采用卡尔曼滤波有效降低了MEMS陀螺的输出噪声,提高了稳定控制精度。

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1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 光电稳定跟踪平台研究现状

1.3 陀螺及其处理研究现状

1.4 本文研究的主要内容

2 光电稳定跟踪平台系统总体设计

2.1 光电稳定系统分类

2.2 稳定平台系统组成及稳定跟踪机理

2.3 稳定平台结构及控制系统设计

2.4 PID控制原理

2.5 系统硬件电路设计

2.6平台稳定精度影响因素分析

2.7 本章小结

3 ME MS陀螺随机误差分析与建模方法

3.1随机误差Alla n方差分析

3.2 M EM S 陀螺漂移误差模型分类

3.3 M EM S 陀螺随机漂移误差建模方法

3.4 本章小结

4 ME MS陀螺随机漂移ARMA建模

4.1 M EM S陀螺随机漂移ARM A模型

4.2剔除野值后零漂数据

4.3零均值处理后零漂数据

4.2 卡尔曼滤波

4.3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢